Đồ án Thiết kế trạm xử lý nước thải cho thành phố đà nẵng

I. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ VÀ CÁC SỐ LIỆU CƠ SỞ: Thiết kế sơ bộ trạm xử lý nước thải cho một thành phố và thiết kế kỹ thuật một công trình của trạm. II. CÁC TÀI LIỆU THIẾT KẾ: 1 Bản đồ địa hình khu vực trạm xử lý. 2 Điều kiện khí hậu của thành phố: - Hướng gió chủ đạo trong năm:Đông - Nhiệt độ trung bình năm của không khí: 200C 3 Số liệu về nước thải của thành phố: • Nước thải sinh hoạt: - Dân số thành phố: N = 400000 người - Tiêu chuẩn cấp: qc = 150 l/ng.ngđ • Nước thải sản xuất và dịch vụ: Số liệu về nước thải Tên nhà máy, dịch vụ Bệnh viện Nhà máy bia Nhà máy giấy Thời gian hoạt động, giờ/ngđêm 24/24 24/24 12/24 Lưu lượng, m3/ngđêm 250 3000 1400 Nhiệt độ, oC 20 20 20 Chất lơ lửng, mg/l 500 11000 BOD, mg/l 600 14000 COD, mg/l 700 25000 III. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 1. Xác định lưu lượng tính toán của nước thải 1.1. Lưu lượng nước thải sinh hoạt • Tiêu chuẩn thoát nước trung bình lấy bằng 80% tiêu chuẩn cấp: qtb = 0,8.qc = 0,8.150 = 120 ( l/ngđ) • Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày đêm tính theo công thức : qtb .N .80 % Qtbsh− ngd 1000 = = = 38400 ( m3/ngđ) • Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giờ tính theo công thức : qtb .N .80 % qtbsh− h 1000.24 = = = 1600 ( m3/h) • Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình giây tính theo công thức : q tbsh− h .1000 sh q tb− s 3600 = = = 444,444 ( l/s) qtbsh− s Tra bảng 3-1 ( TCXDVN51-2008 ) với = 444,444(l/s) tương ứng Ksh = 1,536 • Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất ngày đêm: sh Qmax Qtbsh− ngd − ngd = . Ksh = 38400 x 1,536 = 58982,4 ( m3/ngđ) • Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất giờ : sh q mzx qtbsh− h −h = .Ksh = 1600 x 1,536 = 2475,6 ( m3/h) • Lưu lượng nước thải sinh hoạt lớn nhất giây : sh q max qtbsh− s −s = .Ksh = 444,444 x 1,536 = 682,666 l/s) 1.2. Lưu lượng nước thải của bệnh viện Bệnh viện có 400 giường bệnh. • Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của bệnh viện là: Qtbbn− ngđ =n.qtb=400.0,25=100 m3/ngđ Với n : số giường bệnh. Qtb: tiêu chuẩn thải nước trung bình 250 l/giường.ngđ =0,25 m3/giường.ngđ • Lưu lượng nước thải trung bình giờ của bệnh viện là: qtbbv− h Qtbbv− ngd 24 = = = 4,167 (m3/h) • Lưu lượng nước thải trung bình giây của bệnh viện là: q tbbv− s q tbbv− h 3,6 = = = 1,1575 ( l/s) 1.3. Lưu lượng nước thải của công ty A (nhà máy Bia) • Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của công ty A là: QtbCtyA − ngd = 3000 ( m3/ngđ) • Lưu lượng nước thải trung bình giờ của công ty A là: QtbCtyA - ngd qtbCtyA −h 24 = = = 125 ( m3/h) • Lưu lượng nước thải trung bình giây của công ty A là: qtbCtyA - h qtbCtyA 3,6 - s = = = 34,722 ( l/s) 1.4. Lưu lượng nước thải của công ty B (nhà máy giấy) • Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm của công ty B: QtbCtyB - ngd = 1400 ( m3/ngđ) • Lưu lượng nước thải trung bình giờ của nhà máy công ty B: qtbCtyB - h = = = 116.67 ( m3/h) • Lưu lượng nước thải trung bình giây của công ty B là: qtbCtyB - h qtbCtyB 3,6 - s = = = 32,408 ( l/s) Bảng phân bố lưu lượng theo giờ: Nước thải sinh hoạt Giờ %Qngd 0-1 1_2 2_3 3_4 4_5 5_6 6_7 7_8 8_9 9_10 1,582 1,582 1,582 1,582 1,582 4,302 5,902 5.8 6,428 6,428 Lưu lượng (m3) 681,05 681,05 681,05 681,05 681,05 1852,01 2540,81 2496,90 2767,25 2767,25 Nước thải bệnh viện m3 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 Nước thải nhà máy bia (m3) 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 Nước thải nhà máy giấy m3 116.67 116.67 116.67 116.67 Lưu lượng tổng cộng m3 810.22 810.22 810.22 810.22 810.22 1981,18 2786.65 2742.74 3013.09 3013.09 %Qngd 1.71 1.71 1.71 1.71 1.71 4.18 5.88 5.79 6.36 6.36 10_11 11_12 12_13 13_14 14_15 15-16 16-17 17-18 18-19 19_20 20_21 21_22 22_23 23-24 TC 6,428 2767,25 4,88 2100,84 4,03 1734,92 5,63 2423,72 5,97 2570,09 5,97 2570,09 5,664 2438,35 5,648 2431,46 4,268 1837,37 4,4812 1929,16 4,27 1838,24 2,5032 1077,63 1,582 618,05 1,582 618,05 99,6764 42910,69 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 4.167 100 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 3000 116.67 116.67 116.67 116.67 116.67 116.67 116.67 116.67 1400 3013.09 2346.68 1980.75 2669.55 2815.92 2815.92 2684.19 2677.30 1966.54 2058.32 1967.80 1206.79 810.22 810.22 47410.73820 • Lưu lượng tổng cộng trung bình ngày đêm Qtbtc− ngd ΣQi = =38400 + 3000 + 1400 + 250 = 43050 (m3/ngđ) • Lưu lượng tổng cộng trung bình giờ : Qtbtc− ngd qtbtc− h 24 = = = 1793,75 (m3/h) • Lưu lượng tổng cộng trung bình giây : q tbtc− h q tbtc− s 3,6 = = = 498,263 (l/s) • Lưu lượng tổng cộng lớn nhất ngày đêm tc sh bv ctA ctB Qmax ΣQi Qmax − ngd Qtb− ngd Qtb− ngd Qtb− ngd − ngd = = + + + = 58982,4 +250 + 3000+1400 = 63632,4 ( m3/ngđ) • Lưu lượng tổng cộng lớn nhất giờ : tc q max −h = 3013.09 (m3/h) • Lưu lượng tổng cộng lớn nhất giây : tc q max 3013,09 −h tc q max − s 3,6 3,6 = = = 836,969 (l/s) • Lưu lượng tổng cộng nhỏ nhất giờ: 6.36 4.95 4.18 5.63 5.94 5.94 5.66 5.65 4.15 4.34 4.15 2.55 1.71 1.71 100.00 tc q min −h = 810,22 ( m3/h) • Lưu lượng tổng cộng nhỏ nhất giây: tc q min 810,22 −h tc q min − s 3,6 3,6 = = = 225,061 (l/s) 2. Xác định nồng độ chất bẩn nước thải theo chất lơ lửng(SS) và theo BOD 2.1. Xác định nồng độ chất bẩn theo chất lơ lửng SS: 2.1.1. Trong nước thải sinh hoạt: - Hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt là: nll .1000 qtb Csh = = = 500 (mg/l) Trong đó : +nll : lượng chất lơ lửng tiêu chuẩn tính cho 1 người (bảng 7-4 TCXDVN 51-2008), n ll = 60 g/ng.ngđ +qtb: tiêu chuẩn thoát nước trung bình, qtb = 120 l/ng.ngđ 2.1.2. Trong nước thải công nghiệp: * Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải nhà máy bia: Cbia = 500 (mg/l) * Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải nhà máy giấy: Cdệt = 11000 (mg/l) Nhà máy bia và giấy khi chưa qua xử lí vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào mạng lưới thoát nước thành phố nên các nhà máy cần xử lí sơ bộ. Sau khi được xử lí sơ bộ nước thải của nhà máy đạt tiêu chuẩn xả thải đối với nước thải công nghiệp vào mạng lưới thoát nước thành phố là: cn C = 200 mg/l 2.1.3. Trong nước thải bệnh viện: - Nước thải bệnh viện bao gồm 2 thành phần là nước thải từ các giường bệnh và nước thải do quá trình sinh hoạt của các công nhân viên. Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải bệnh viện: bv C = nll . N bv Qbv = 60.1000.800 = 250.1000 192 (mg/l/) nll: lượng chất lơ lửng tiêu chuẩn tính cho 1 người (bảng 7-4 TCVDVN 51:2008), n ll = 60 g/ng.ngđ : Qbv: Lưu lượng thải của bệnh vịên, Qbv = 250(m3/ng.đ) Nbv: số người trong bệnh viện kể cả bệnh nhân và nhân viên (với hệ số phục vụ là 1:1) Nbv = 400+400=800 người. - Ta có Cbv =192< Ctc =200 mg/l nên không cần phải xử lý sơ bộ. 2.1.4. Nồng độ chất lơ lửng tổng cộng : Nồng độ chất lơ lửng trong nước thải của mạng lưới thoát nước là: Qtbsh.ngd .C sh + Q A .C A + Q B .C B + Qbv .Cbv ΣQi .Ci tc = ΣQ C Qtbsh.ngd + Q A + QB + Qbv = = 38400.500 + 3000.200 + 1400.200 + 250.192 = 467,549 38400 + 3000 + 1400 + 250 (mg/l). 2.2. Xác định hàm lượng BOD trong nước thải 2.2.1.Trong nước thải sinh hoạt Trong nước thải sinh hoạt của thành phố thì có 80% số dân dùng bể tự hoại để xử lý nước thải trước khi đưa ra cống chung của thành phố. Khi nước thải qua bể tự hoại thì lượng chất hữu cơ tính cho 1 người là nBOD = 30 g/ng.ngàyđ. Khi nước thải không qua bể tự hoại mà chảy trực tiếp vào môi trường tự nhiên thì lượng chất hữu cơ tính cho 1 người là nNOS = 65 g/ng.ngàyđ. - Như vậy hàm lượng chất hữu cơ trung bình mà 1 người dân thải ra trong 1 ngày đêm là: nBOD = 80 × 30 + 20 × 65 100 = 37 g/ng.ngàyđ Nồng độ chất hữu cơ BOD trong nước thải sinh hoạt là: = n NOS .1000 37.1000 = = qtb 160 Lsh 231,25 (mg/l) qtb = 160 l/ng.ngđ : tiêu chuẩn thoát nước trung bình . 2.2.2.Trong nước thải công nghiệp: * Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải nhà máy bia: BOD5bia = 600(mg / l ) * Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải nhà máy giấy: gii 5 BOD = 14000 (mg/l) - Hàm lượng BOD5 trong nước thải của 2 nhà máy bia và giấy ban đầu chưa qua quá trình xử lí sơ bộ lớn hơn tiêu chuẩn thải cho phép vào mạng lưới thoát thành phố. Sau quá trình xử lí sơ bộ, cn BOD5 ta có hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải 2 nhà máy là bằng nhau và có giá trị : L = 100 mg/l 2.2.3.Trong nước thải bệnh viện: Nước thải bệnh viện bao gồm 2 thành phần là nước thải từ các giường bệnh và nước thải do quá trình sinh hoạt của các công nhân viên. Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải bệnh viện: bv = n NOS . N bv Qbv L = 65.800 = 250 208 (mg/l/) nNOS: lượng chất hữu cơ tiêu chuẩn tính cho 1 người (bảng 7-4 TCXDVN 51:2008), nNOS = 65 g/ng.ngđ Nbv: số người trong bệnh viện kể cả bệnh nhân và nhân viên (với hệ số phục vụ là 1:1) Nbv = 800 người. Qbv: Lưu lượng thải của bệnh vịên, Qbv = 250(m3/ng.đ) - Bệnh viện khi chưa qua xử lí vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả vào mạng lưới thoát nước chung nên cần xử lí sơ bộ. Sau khi được xử lí sơ bộ nước thải của bệnh viện đạt tiêu chuẩn xả thải đối với nước thải bệnh viện vào mạng lưới thoát nước chung là: Lbv =100 mg/l 2.2.4 Nồng độ chất hữu cơ trong hỗn hợp nước thải : Nước thải trong hệ thống thoát nước bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải nhà máy dệt , bia và nước thải bệnh viện. Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải của mạng lưới thoát nước là: Qtbsh.ngd .Lsh + Qgii .Lcn + Qbia .Lcn + Qbv .Lbv Qtbsh.ngd + Qgii + Qbia + Qbv Lhh = 38400.231,25 + 1400.100 + 3000.100 + 250.100 38400 + 3000 + 1400 + 250 = = 217,07 (mg/l) 2.3. Xác định dân số tính toán: 2.3.1. Dân số tính toán tính theo hàm lượng chất lơ lửng: - Dân số tương đương tính theo chất lơ lửng: ll td = Ccn .Qcn 200.( 3000 + 1400 + 250) = = nll 60 N 15500 (người) Ccn =200 mg/l : hàm lượng chất lơ lửng của nước thải công nghiệp khi thải vào mạng lưới thoát nước của thành phố. Qcn = (3000+1400+250) m3/ngđ : tổng lưu lượng của 2 nhà máy bia và nhà máy dệt và bệnh viện. nll = 60 g/ng.ngđ : lượng chất lơ lửng tiêu chuẩn thải tính cho 1 người. - Dân số tính toán tính theo chất lơ lửng : ll = N tdll + N N =400000 + 15500 = 415500 (người ) 2.3.2. Dân số tính toán tính theo hàm lượng BOD: - Dân số tương đương tính theo BOD5: BOD td = Lcn .Qcn 100.( 3000 + 1400 + 250) = = n NOS 65 N 7153 (người) L = 100 mg/l : lượng BOD của nước thải nhà máy bia,nhà máy dệt và bệnh viện khi thải vào mạng lưới thoát nước của thành phố. Qcn = (3000+1400+250) m3/ngđ : tổng lưu lượng của 2 nhà máy bia và nhà máy dệt và bệnh viện. nNOS = 65 g/ng.ngđ : lượng BODht tiêu chuẩn thải tính cho 1 người. - Dân số tính toán tính theo BODht : NOS N = N tdBOD5 + N = 400000 + 7153 = 407153 (người) 2.4. Xác định mức độ cần thiết xử lý nước thải: * Để lựa chọn phương pháp và công nghệ xử lý nước thải thích hợp đảm bảo hiệu quả xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào hệ thống GTT loại B –QC 14-2008 với các yêu cầu cơ bản - Hàm lượng chất lơ lửng SS ≤ 100 mg/l - Nhu cầu oxy sinh học BOD5 ≤ 50 mg/l * Mức độ cần thiết xử lý nước thải thường được xác định theo : - Hàm lượng SS phục vụ cho tính toán công nghệ xử lý cơ học. - Hàm lượng BOD5 phục vụ cho tính toán công trình và công nghệ xử lý sinh học • Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng được tính theo công thức: Csvs − Cstns .100% C svs Ess = = = 78,61(%) v Cs s Trong đó: - hàm lượng chất lơ lửng của hỗn hợp nước thải. tn Cs s - hàm lượng chất lơ lửng của nguồn tiếp nhận. • Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5: LvBOD − LtnBOD .100% LvBOD EBOD = = = 76,97 (%) v L BOD Trong đó: - hàm lượng BOD5 của hỗn hợp nước thải. tn L BOD - hàm lượng BOD5 của nguồn tiếp nhận. 2.5. Lựa chọn công nghệ của trạm xử lý Dựa vào: • Công suất của trạm xử lý. • Thành phần và đặc tính của nước thải. • Mức độ cần thiết xử lý nước thải. • Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng. • Phương pháp xử dụng cặn. • Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng trạm xử lý nước thải. • Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác. Dựa theo các tiêu chí đó em xin đưa ra dây chuyền xử lý như sau: Nước thải Ngăn tiếp nhận Vận chuyển đem chôn lấp Làm ráo nước, rắc vôi, vận chuyển Song chắn rác Bể lắng cát ngang Cát Vận chuyển Cặn tươi Bể lắng ngang Đợt I Cấp khí Sân phơi cát Aeroten Bùn tuần hoàn Bể lắng ngang Đợt II Bể nén cặn Bể mêtan Bùn dư Clo Sân phơi bùn Máng trộn Bể tiếp xúc Sông A Vận chuyển 2.5.1. Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ Với các yêu cầu xử lý nước thải thì đây là dây chuyền hợp lý. Tuy nhiên để có một dây chuyền công nghệ công nghệ hoàn chỉnh đạt hiệu suất xử lý cao nhất, công nghệ đơn giản, quản lý vận hành thuận tiện và kinh tế nhất thì còn phải có sự đánh giá lựa chọn. Bể Aeroten - Sử dụng phương pháp xử lý bằng VSV - Quản lý đơn giản -Dễ khống chế chế các thông số vận hành - Cần có thời gian nuôi cấy VSV - Cấu tạo đơn giản hơn bể lọc sinh học - Không tốn vật liệu lọc - Có chế độ hoàn lưu bùn vào bể Aeroten - Không ảnh hưởng đến môi trường - Hiệu quả xử lý BOD, COD, SS khi ra khỏi bể Aeroten cao hơn bể lọc sinh học 2.5.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ theo Phương án Nước thải được bơm từ ngăn tiếp nhận, theo mương dẫn tự chảy qua các công trình tiếp theo: song chắn rác, bể lắng cát. Tại đây rác và cát được loại bỏ. Từ bể lắng cát, nước thải được đưa sang bể trung hoà để trung hoà độ pH của nước thải bằng dung dịch xít H 2SO4 hoặc dung dịch NaOH, các bơm định lượng tự động sẽ châm vào lượng hoá chất cần thiết để đảm bảo pH của nước thải nằm trong khoảng pH 6 ÷ 9, tạo điều kiện thuận lợi cho công trình xử lý sinh học ở phía sau. Nước thải được tiếp tục đưa sang bể lắng ngang đợt I để loại bỏ bớt các chất lơ lửng có trong nước. Nước thải sau khi đưa qua bể lắng đợt I được dẫn vào bể trộn chất dinh dưỡng để bổ sung thêm thành phần nitơ, phốt pho trong nước thải, tạo môi trường sống thích hợp cho vi sinh vật trong bể Aeroten. Sau khi bổ sung dinh dưỡng, nước thải được dẫn vào bể Aeroten có ngăn tái sinh bùn để thực hiện quá trình xử lý sinh học. Tại đây diễn ra quá trình oxi hoá các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí tạo thành bông bùn hoạt tính. Sau đó nước thải và bùn hoạt tính được chuyển vào bể lắng ngang đợt II . Tại đây, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, nước trong sau lắng được dẫn sang bể tiếp xúc và khử trùng bằng Clo. Nước thải sau khi khử trùng được thải ra ngoài theo mương thoát nước mưa dẫn ra sông. Bùn lắn ở bể lắng II một phần đượ tuần hoàn trở lại bể Aeroten, phần dư còn lại sẽ được dẫn vào bể nén bùn cùng với cặn tươi ở bể lắng I. Bùn sau khi nén sẽ được bơm vào bể mêtan để phân huỷ và ổn định trong điều kiện yếm khí. Sau thời gian ổn định, bùn được bơm sang sân phơi bùn làm ráo nước để giảm dung tích trước khi vận cuyển đi nơi khác. Nước tách ra khỏi quá trình nén bùn, ổn định bùn, từ quá trình làm khô bùn sẽ được dẫn vào bể lắng đợt I. Chương 2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1. Ngăn tiếp nhận nước thải Hỗn hợp nước thải được dẫn tới trạm bơm I và được trạm bơm này chuyển tới ngăn tiếp nhận. Ngăn tiếp nhận đặt ở trên cao để đủ áp lực đưa nước tự chảy qua các công trình phía sau. Dựa vào lưu lượng tính toán dã xác định Q max.h = 3013.09 m3/h, chọn 2 ngăn tiếp nhận với các thông số mỗi ngăn như sau: - Đường kính áp lực từ trạm bơm đến mỗi ngăn tiếp nhận: chọn 2 ống với đường kính mỗi ống d = 600 mm - Kích thước của mỗi ngăn: bề ngang A = 2800 (mm), bề rộng B = 2500 (mm), chiều cao ngăn tiếp nhận H = 2000 (mm), chiều cao từ đáy máng thoát đến đáy ngăn tiếp nhận h = 750 (mm),chiều cao lớp nước H1 = 1600 (mm), độ rộng máng thoát b = 800 (mm) và chiều cao máng thoát h1 = 900 (mm). Thể tích của 1 ngăn tiếp nhận: W = A.B.H = 2,8 x 2,5 x 2 = 14 m3 * Mương dẫn nước sau ngăn tiếp nhận: Mương dẫn có dạng hình chữ nhật có nhiệm vụ dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận tới các công trình phía sau. Dựa vào bảng tính toán thủy lực, độ dốc i > 0,001, ta thiết kế một mương dẫn với kích thước và các thông số kỹ thuật sau: Bảng2.1 : CÁC THÔNG SỐ THỦY LỰC CỦA MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI Lưu lượng tính toán Thông số thủy lực Chiều ngang B ( m ) Độ dốc i Vận tốc ( m/s ) Độ đầy h/B ( m ) Qtb= 498,263 l/s 1,25 0,0008 0,85 0,4 Qmax= 836,969l/s 1,25 0,0008 0,97 0,6 Qmin= 225,061 l/s 1,25 0,0008 0,67 0,3 2.2. Song chắn rác Với trạm có công suất lớn ta chọn song chắn rác cố định, cơ giới. Để đam bảo an toàn trong vận hành ta chọn 3 song chắn rác với 2 song chắn vận hành và một song chắn dự phòng. - Lưu lượng tính toán của mỗi song chắn rác : Qtb = 498,263/2 = 249,13 l/s Qmax = 836,969/2 = 418,48 l/s Qmin = 225,061/2 = 112,53 l/s Kết quả tính toán thủy lực của mương dẫn ở mỗi song chắn rác: Bảng 2.2: CÁC THÔNG SỐ THỦY LỰC CỦA MƯƠNG DẪN Ở MỖI SONG CHẮN RÁC Lưu lượng tính toán Thông số thủy lực Chiều ngang B ( m ) Độ dốc i Vận tốc ( m/s ) Độ đầy h/B ( m ) Qtb= 249,13 l/s Qmax=418,48 l/s Qmin= 112,53 l/s 1 0,0008 0,71 0,4 1 0,0008 0,816 0,6 1 0,0008 0,56 0,3 Kích thước của song chắn rác Số khe hở của song chắn rác: Q max .K o b.h1.v s n= 0,836969 .1,05 0,016.0,6.0,816 = = 112,3 ≈ 113 khe Trong đó: Qmax - lưu lượng lớn nhất, lấy theo bảng 2 Qmax = 0,836969 m3/s. b - khoảng cách giữa các khe hở, b = 16mm = 0,016m h1 - chiều sâu của lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy tính toán của mương dẫn ứng với Qmax, h1 = hmax = 0,6 m. vs - tốc độ nước chảy qua song chắn, v = 0,816 m/s Ko- hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, Ko = 1,05. Có 2 song chắn rác công tác nên số khe hở của mỗi song sẽ là 113/2 = 56,5 ≈ 57 khe Chiều rộng của song chắn rác: Bs = s.(n + 1) + b.n = 0,008.(57 + 1) + 0,016.57 = 1,376 m Trong đó: s - bề dày của thanh song chắn, thường lấy s = 0,008m Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn ứng với Q min để khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s. Q min Bs .h min Vmin = 0,11253 1,376.0,3 = = 0,27 m/s < 0,4 m/s vì vậy trong khâu quản lý vận hành cần chú ý kỹ. Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác: 1,376 − 1 2.tg 20 0 Bs − B m 2.tgϕ L1 = = = 0,516m Trong đó: Bm - chiều rộng của mương dẫn, Bm = 1m φ - góc nghiêng chổ mở rộng, chọn φ = 200 Chiều dài phần mở rộng sau song chắn rác: L2 = L1 2 = 0,516 2 = 0,258 m Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn: L = L1 + L2 + Ls = 0,516 + 0,258 + 1,5 = 2,274 m Trong đó: Ls - chiều dài phần mương đặt song chắn, chọn Ls = 1,5m. Tổn thất áp lực ở song chắn rác: v 2max 2.g hs = ξ. 0,816 2 2.9,81 .K1 = 0,628. .3 = 0,064m = 64 mm Trong đó: K1- hệ số tính đến sự tăng tổn thất do vướng mắc rác ở song chắn. K1 = 2 ÷ 3, chọn K1 = 3. vmax - tốc độ nước chảy qua song chắn rác ứng với Qmax, vmax = 0,9 m/s.(điều 6:12 TCXDVN 51-84) ξ - hệ số sức cản cục bộ của song chắn 3 3 ξ=  s 4 β .  . sin α b = 1,83.  0,008  4    0,016  .sin600 = 0,628 Trong đó: α - góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, chọn α = 600 β - hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh chắn và lấy theo bảng 3-7 ( TTDCCN Lâm Minh Triết), chọn hình dạng tiết diện song chắn rác kiểu “b” như Hình 3-6 (TTDCCN Lâm Minh Triết), khi đó β = 1,83 Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn: H = hmax + hs + hbv = 0,6 + 0,064 + 0,5 = 1,164m ≈ 1,2m Trong đó: hbv - chiều cao bảo vệ, chọn hbv = 0,5m Khối lượng rác lấy ra trong ngày đêm từ song chắn rác: WR = a.N ll 365.1000 = 8.415500 365.1000 = 9,106 m3/ngđ Trong đó: a - lượng rác tính cho đầu người trong năm. Theo bảng 6-4 TCXDVN- 51-84 với chiều rộng khe hở của các thanh b = 0,016m thì a = 8 l/người.ngđ Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 415500 người Trọng lượng rác ngày đêm: P = WR.G = 9,106.750 = 6830 kg/ngđ = 6,83 T/ngđ Trong đó: G - trọng lượng riêng của rác, G = 750 kg/m3 (điều 6,14 TCXDVN- 51-84). Trọng lượng rác trong từng giờ trong ngày đêm: Ph = P .K h 24 = 6,830 .2 24 = 0,57 T/h Trong đó: Kh - hệ số không điều hòa giờ của rác, Kh = 2 (điều 6.14 TCXDVN- 51-84) Với lượng rác này, ta xử lý bằng cách đem nghiền nhỏ ở máy nghiền rác (gồm 2 máy trong đó 1 công tác và 1 dự phòng, công suất mỗi máy: 0,57T/h) và sau đó dẫn đến bể mêtan để xử lý cùng với bùn tươi và bùn hoạt tính dư. Lượng nước cần cung cấp cho máy nghiền rác: (lấy theo điều 6.2.4 – TCXD 51-84 : 40m3 cho 1 tấn rác ) Qn = 40P = 40 x 6,83 = 273,2 m3/ng.đ Tổng số song chắn rác là 3, trong đó : 2 công tác và 1 dự phòng. 2.3. Bể lắng cát ngang Bể lắng cát ngang được thiết kế để loại bỏ các tạp chất vô cơ không hòa tan như cát, sỏi, xỉ và các vật liệu rắn. Ngoài ra bể lắng cát còn giữ lại các vật liệu hữu cơ có kích thước lớn như vỏ trứng, dăm bào, … Với lưu lượng lớn ta chọn bể lắng cát ngang có hệ thống cào cát và lấy cát cơ giới. Để ổn định dòng nước trong bể khi lưu lượng thay đổi ta chọn số lượng bể lắng cát là N = 2. Bảng 2.3: CÁC THÔNG SỐ THỦY LỰC MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI ĐẾN BỂ LẮNG CÁT Thông số thủy lực Lưu lượng tính toán , L/s Qmax = 836,969l/s Qmin = 225,061 l/s 1,25 1,25 0,0008 0,0008 0,97 0,67 0,6 0,3 Chiều ngang B (m) Độ dốc i Vận tốc v (m/s) Độ đầy h (m) Chiều dài bể lắng cát tính theo công thức: 1000.K .v max .H n Uo L= 1000.1,7.0,3.0,6 18,7 = = 16,36 m Trong đó: vmax - tốc độ chuyển động của nước thải ở bể lắng cát ngang ứng với lưu lượng lớn nhất : vmax = 0,3 m/s (bảng 7-7 TCXDVN- 51-84) U 0 - độ thô thủy lực của hạt cát, theo bảng 7-7 TCXDVN 51-84 chọn hạt cát giữ lại trong bể có đường kính 0,2 mm thì Uo = 18,7 mm/s. K - hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể lắng cát, theo bảng 7-6 TCXDVN 51-84 với Uo = 18,7 mm/s thì K = 1,7. Hn - độ sâu lớp nước trong bể lắng cát ngang, có thể lấy bằng độ đầy hmax trong mương dẫn ứng với Qmax (bảng 2.3), Hmax = 0,6m Diện tích mặt thoáng F của nước thải trong bể lắng cát ngang: Qmax Uo F= 836 ,969 18,7 = = 44,76 m2 trong đó: Qmax - lưu lượng giây lớn nhất của nước thải, Qmax = 992,886 l/s N - số bể lắng cát làm việc, N = 2. Chiều ngang tổng cộng của bể lắng cát: B= F L 44,76 16,36 = = 2,736 m Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên, trong đó 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dự phòng. Chiều ngang mỗi đơn nguyên là : b = B/2 =2,736/2 = 1,368m Thể tích phần chứa cát của bể: Wc = P.T .N ll 1000 = 0,02.1.415500 1000 = 8,31 m3 Trong đó:P - lượng cát giữ lại trong bể lắng cát cho 1 người trong một ngày đêm, theo Bảng 7-7 TCXDVN 51-84 ứng với hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn P = 0,02 l/người.ngđ. T - chu kỳ xả cát : t ≤ 2 lần/ngày đêm, để đảm bảo cho cặn cát không kịp phân hủy chọn T = 1 lần/ngày đêm. Nll – dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 415500 người. Phần lắng cặn được thiết kế với độ dốc i = 0,0008. Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong 1 ngày đêm: hc = Wc L.b.n 8,31 16,36.1,368.2 = = 0,186 m Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang: Hxd = Hmax + hc + hbv = 0,6 + 0,186 + 0,5 = 1,286 m ≈ 1,3 m Trong đó: hbv - khoảng cách từ mực nước đến thành bể, chọn hbv = 0,5 m Kiểm tra lại tính toán với điều kiện vmin ≥ 0,15 m/s Qmin 2.b.H min .1000 vmin = 225,061 2.1,368.0,3.1000 = = 0,274 m/s > 0,15 m/s Trong đó: Hmin - độ sâu lớp nước trong bể lắng ngang ứng với Qmin bằng độ đầy hmin ứng với Qmin (bảng 2.3), Hmin = hmin = 0,3m. Để dẫn cát đến sân phơi cát bàng thiết bị nâng thủy lực, cần pha loãng cát với nước thải sau xử lí với tỉ lệ 1:20 theo trọng lượng cát. - Nước công tác do máy bơm với áp lực 2>3at - Thời gian mỗi lần xả cát dài 30 phút - Độ ẩm của cát 60% - Trọng lượng thể tích của cát: 1,5 T/m3 Lượng nước công tác cần thiết cho thiết bị nâng thủy lực: Qct = Wc . 1,5 . 20 = 8,31 . 1,5 . 20 = 249,3 m3/ngày Hàm lượng chất lơ lửng (Clltc) và NOS20 (Ltcll) của nước thải sau khi qua bể lắng cát giảm 5% và còn lại: Clltc= Ctc.(100-5)% = 467,549.(100-5)% = 444,17 mg/l Llltc= Ltc.(100-5)% = 217,07 . (100-5)% = 206,22 mg/l Thể tích tổng cộng của bể lắng cát ngang tính theo công thức: W = = = 50,22 m3 Trong đó: Qmax.h: lưu lượng lớn nhất, Qmax.h = 3013,09 m3/h T : thời gian lưu nước trong bể lắng cát ngang t=60s (Bảng TK-2) Diện tích mặt cắt ngang của bể lắng cát ngang: Fn= = = 2,79 m2 Trong đó: Qmax.s: lưu lượng giây lớn nhất; Qmax.s= 0,836969 m3/s v : vận tốc chuyển động ngang của nước trong bể lắng cát ngang, v=0,3 m/s Chiều rộng của bể lắng cát ngang: B = = = 2,79m Trong đó: H: chiều cao công tác của bể, chọn H =1m Chọn bể lắng cát ngang gồm 3 đơn nguyên, trong đó có 2 đơn nguyên công tác và 1 đơn nguyên dự phòng. Chiều ngang mỗi đơn nguyên khi đó sẽ là: b = B/2 = 2,79 / 2 = 1,4 m Chiều dài của mỗi đơn nguyên tính theo công thức: L = = = 17,94 m Trong đó: n : số đơn nguyên công tác; n=2 b: chiều ngang mỗi đơn nguyên, b=1,4m Lượng cát trung bình sinh ra mỗi ngày tính theo công thức: Wc= = = 6,4575 m3/ng.đ Trong đó: : Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm qo: lượng cát trong 1000m3 nước thải, qo=0,15m3cát/1000m3 Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang trong một ngày đêm tính theo công thức: hc = = = 0,13m Trong đó: Wc: lượng cátin sh rat rung bình trong một ngày đêm t: chu kỳ xả cát, t=1 ngày Chiều cao xây dựng của bể lắng cát ngang được tính theo công thức: Hxd= H + hc+Hbv = 1 + 0,13 + 0,37 = 1,5m Trong đó: H: chiều cao công tác của bể lắng cát ngang, H=1m hc: chiều cao lớp cát trong bể lắng cát ngang Hbv : chiều cao vùng bảo vệ của bể, chọn Hbv = 0,37m 2.4. Sân phơi cát Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp cát - nước để dễ dàng vận chuyển đi nơi khác. Lượng cát từ bể lắng cát đưa sang sân là: Qc = a.N ll 0,02.415500 = 1000 1000 = 8,31 m3/ngđ Diện tích hữu ích của sân phơi cát: a.N ll .365 1000.h F= = 0,02.415500.365 1000.4 = 758,29 m2 Trong đó: h - chiều cao lớp cát trong năm, h = 3 ÷ 5 m/năm, chọn h = 4 m/năm. Chọn sân phơi cát gồm có 4 ô, diện tích của mỗi ô: f= F 758,29 = 4 4 = 189,57 m2 ≈ 190 m2 Kích thước của mỗi ô: chọn chiều dài L = 19 m chiều rộng B = 10 m 2.5. Bể lắng đợt I Nhiệm vụ của bể lắng đợt I là loại bỏ các tạp chất lơ lửng còn lại trong nước thải sau khi đã qua các công trình xử lí trước đó. Ở đây, các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ lắng xuống đáy, các chất có tỷ trọng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước và sẽ được thiết bị gạt cặn tập trung đến hố ga đặt ở bên ngoài bể. Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợi I cần đạt ≤150 mg/l. Thể tích tổng cộng của bể lắng đợt I : W = Qmax.h . t = 3013.09 . 1,5 = 4519,635 m3 Trong đó : Qmax.h : Lưu lượng lớn nhất h t : Thời gian lắng được xác định bằng thực nghiệm về động học lắng. Trường hợp không tiến hành thực nghiệm được, thời gian lắng (t) đối với bể lắng đợt I có thể lấy bằng 1,5h. Chọn 2 bể công tác và 1 bể dự phòng, thể tích của mỗi bể sẽ là : W1 = = = 2259,8175 m3 Diện tích của mỗi bể trong mặt bằng : F1 = = = 564,95 m2 Trong đó : H1 : Chiều sâu vùng lắng của bể li tâm có thể lấy từ 1,5 đến 5m. Tỷ lệ giữa đường kính D và chiều sâu vùng lắng (D :H1) lấy trong khoảng từ 6 đến 12 (TCXD 51-84), chọn H1 =4,4 m Đường kính của bể lắng li tâm : D = = = 26,82 m Chọn đường kính mỗi bể : D = 27m Tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng trong bể lắng : U = = = 0,82 mm/s Hiệu suất lắng của chất lơ lửng trong nước thải ở bể lắng I phụ thuộc vào tốc độ lắng của hạt cặn 444,17 ” lơ lửng trong nước thải (U = 0,82mm/s) và hàm lượng ban đầu của chất lơ lửng ( Ctc = mg/l) và lấy theo bảng 3-10 ( TTDCCN Lâm Minh Triết) 444,17 Với Ctc = mg/l và U =0,82 mm/s, hiệu suất lắng E1= 48% Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng: C = = = 230,97 mg/l Vì C = 230,97 mg/l >150 mg/l (Điều 6.5.3 TCXD 51-84) nên cần thực hiện giai đoạn làm thoáng sơ bộ trước khi đưa nước thải vào bể Aeroten. 2.6. Bể làm thoáng sơ bộ Thể tích bể làm thoáng sơ bộ: Wt = Qmax .h .t 60 == 3013,09.15 60 =753,2725 m3 Trong đó: Qmax.h : Lưu lượng lớn nhất h t : Thời gian làm thoáng, thông thường t= 10 > 20 phút, chọn t = 15 phút Lượng không k hí cần cung cấp cho bể làm thoáng: V = Qmax.h . D = 3013,09 . 0,5 = 1506,545 m3 Trong đó : D: lưu lượng của không khí trên 1 m3 nước thải, D = 0,5 m3/m3 Diện tích bể làm thoáng sơ bộ trên mặt bằng được tính theo công thức: F = = = 251,09 m2 Trong đó: I: cường độ thổi khí trên 1 m2 bề mặt bể làm thoáng trong khoảng thời gian 1h, I = 4>7 m3/m2.h, lấy I = 6 m3/m2.h. Chiều cao công tác của bể làm thoáng sơ bộ: H= = = 3 (m) Chọn bể làm thoáng sơ bộ gồm hai ngăn với diện tích mỗi ngăn = 251,09/2 = 125,545 m2 và kích thước của mỗi ngăn trên mặt bằng : B x L = 9 x 14 m Hàm lượng chất lở lửng sau khi thực hiện làm thoáng sơ bộ và lắng với hiệu suất E=65%: Cll = = = 80,1 mg/l Trong đó: Ctc: hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể làm thoáng, Ctc=230,97 mg/l Như vậy hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đến công trình xử lí sinh học: 80,17 g/m 4 khi sử dụng thiết bị khuếch tán không khí là đường ống châm lỗ; K= 14>18 g/m4 khi sử dụng tấm plastic xốp; chọn K=14g/m4 để tính toán. H: Chiều sâu công tác của bể Aeroten, H=4m. Thời gian cần thiết thổi khí vào Aeroten: t= 2 La = K .I = 4,56 h Trong đó : I : Cường độ thổi không khí, I phụ thuộc vào hàm lượng NOS20 của nước thải dẫn vào aeroten và NOS20 sau khi xử lí. I = 4,2 m3/m2.h Lượng không khí thôi vào aeroten trong 1 đơn vị thời gian (giờ) : V = D . Q = 4,78 . 2284,844 = 10921,554 m3/h Trong đó: Q: lưu lượng nước thải, m3/h. Nếu Kch (hệ số không điều hòa chung) của nước thải chảy vào Aeroten 1,25 khi đó lấy Q bẳng lưu lượng trung bình của nước thải chảy vào aeroten những giờ lớn nhất (từ 6h sáng đến 18h chiều) . Q = 2284,844 m3/h c) Xác đinh kích thước bể Aeroten Diện tích bể Aeroten: F = = = 2600,37 m2 Thể tích của bể Aeroten: W = F . H = 2600,37 . 4 = 10401,48 m3 Trong đó : H: chiều cao của bể aeroten, H=4m. Chiều dài các hành lang của aeroten: L = = = 325 m Trong đó: b: chiều ngang mỗi hành lang của bể aeroten, lấy b =2H =8m. Chọn bể Aeroten gồm 4 đơn nguyên, 4 hành lang cho một đơn nguyên, chiều dài mỗi hành lang sẽ là: l = = = 20,3 m Trong đó: n: số hành lang trong 1 đơn nguyên, n=4m N: số đơn nguyên, N=4 d) Tính toán thiết bị khuếch tán không khí: Chọn loại thiết bị khuếch tán khí với tấm xốp có kích thước mỗi tấm 300x300mm. Như vậy, số lượng tấm xốp khuếch tán không khí là : Nx= = = 1655 tấm Trong đó: D’:lưu lượng riêng của không khí. Khi chọn tấm xốp: D’ = 80>120 l/phút. Chọn D’ =110 l/phút. Số lượng tấm xốp n1 trong một hành lang sẽ là: n1 = = = 104 tấm Các tấm xốp được bố trí thành một hàng từ một phía của hành lang. e) Tính toán lượng bùn hoạt tính tuần hoàn. Tỷ lệ hàm lượng bùn hoạt tính tuần hoàn trong tổng lượng bùn hoạt tính sinh ra : P = .100% = .100% = 68,23% Trong đó: Chh: nồng độ bùn hoạt tính trong hỗn hợp nước-bùn chảy từ aeroten đến bể lắng đợt II, Chh=2000÷3000mg/l, lấy Chh = 2400mg/l Cll: nồng độ chất lơ lửng trong nước thải chảy vào aeroten, Cll=80,1 mg/l Cth: nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn, Cth=5000÷6000 mg/l, lấy Cth=5800mg/l Nói một cách khác, với P =68,23%, lưu lượng trung bình của hỗn hợp bùn hoạt tính tuần hoàn sẽ là: Qth= = = 1223,88 m3/h 2.8. Bể lắng li tâm đợt II. Bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước-bùn từ bể aeroten dẫn đến và bùn lắng ở đây được gọi là bùn hoạt tính. Số liệu để tính toán bể lắng đợt II lấy theo Điều 6.5.6 và 6.5.7 – TCXDVN 51-84: + Thời gian lắng ứng với Qmax và với xử lí sinh học hoàn toàn: t=2h + Hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II ứng với NOS20 sau xử lí (15mg/l) là 12mg/l Thể tích bể lắng đợt II: W = Qmax.h . t = 3013,09 . 2 = 6026,18 m3 Chọn 3 bể lắng đợt II làm việc song song, khi đó thể tích mỗi bể là: W1 = W/3 = 6026,18 / 4 = 2008,73 m3 Chọn đường kính của bể lắng đợt II cũng bằng đường kính của bể lắng đợt I: D=27m. Do đó diện tích của mỗi bể là : D = => F1 = = = 572,265 m2 Chiều sâu vùng lắng của bể lắng đợt II: Hl = = = 3,5m Chiều cao xây dựng là: Hxd = Hl + hth + hb + hbv = 3,5 + 0,3 + 0,5 + 0,7 = 5m. Trong đó: hth: chiều cao lớp trung hòa, hth=0,3m hb: chiều cao lớp bùn trong bể lắng, hb = 0,5m hbv: chiều cao bảo vệ, hbv=0,7m Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng đợt II: Wh = = = 29,5 m3 Trong đó: Cb: hàm lượng bùn hoạt tính trong nước ra khỏi Aeroten, g/m3. Có thể lấy như sau: Với xử lí sinh học hoàn toàn, ứng với NOS20 sau xử lí là 15,20,25 mg/l thì Cb tương ứng là 160,200,220 g/m3. Vậy, Cb=160g/m3. Ctr: Hàm lượng chất lở lứng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr=12mg/l t: thời gian tích lũy bùn hoạt tính tỏng bể; t=2h P: Độ ẩm của bùn hoạt tính; P=99,4% n: số bể lắng công tác; n=3 bể Qtb.h: lưu lượng trung bình giờ của nước thải. Qtb.h=1793,75 m3/h. Việc xả bùn hoạt tính khỏi bể lắng đợt II được thực hiện bằng áp lực thủy tĩnh 0,9 >1,2m và đường kính ống dẫn bùn d=200mm (Điều 6.5.8 TCXD 51-84) 2.9. Bể nén bùn Tính toán bể nén bùn li tâm bao gồm các nội dung sau: Hàm lượng bùn hoạt tính dư : Bb= (α . Cll) – Ctr = (1,3 . 80,1) – 12 = 92,13 mg/l Trong đó: α : hệ số tính toán lấy bằng 1,3 khi aeroten xử lí ở mức độ hoàn toàn. Cll: hàm lượng chất lơ lửng trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I, Cll=80,1mg/l Ctr: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt II, Ctr=12mg/l Lượng tăng bùn hoạt tính dư lớn nhất (Bb.max) : Bb.max = K . Bb = 1,15 . 92,13 = 105,9495 mg/l hoặc 105,9495 g/m3 Trong đó: K : hệ số bùn tăng trưởng không điều hòa tháng, K=1,15÷1,2 Lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất giờ: qmax= = = 22,311 m3/h Trong đó : P : phần trăm lượng bùn hoạt tính tuần hoàn về aeroten, P=68,23% = 0,6823 Q : lưu lượng tổng cộng lớn nhất ngày của hỗn hợp nước thải, Q=63632,4m3/ng.đ Cd : nồng độ bùn hoạt tính dư phụ thuộc vào đặc tính của bùn, được lấy theo bảng 312 (TTDCCN Lâm Minh Triết) ; Cd=4000 mg/l. Diện tích của bể nén bùn li tâm : Fl = = = 74,37 m2 Trong đó : qo : tải trọng tính toán lên diện tích mặt thoáng của bể nén bùn, trong trường hợp đang xét, bùn hoạt tính được dẫn từ bể lắng đợt II ứng với Cd=4000mg/l, chọn qo=0,3 m3/m2.h. Đường kính của bể nén bùn li tâm được tính theo công thức : D = = = 6,88m 7m Trong đó : n : số bể nén bùn được chọn (không nhỏ hơn 2), chọn n=2 F1 : diện tích bể nén bùn li tâm Chiều cao công tác của vùng nén bùn : H=qo . t = 0,3 . 7 = 2,1 m Trong đó : t : thời gian nén bùn, theo bảng 3-12 ta có t =911h, ta chọn t=10h Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn li tâm : Htc= H + h1 + h2 + h3 = 2,1 + 0,4 + 0,3 +1 = 3,8m Trong đó : h1:: khoảng cách từ mực nước đến thành bể; h1=0,4m h2: chiều cao lớp bùn và lắp đặt thiết bị gạt bùn ở đáy, khi dùng hệ thống thanh gạt bùn thì h2=0,3m h3: chiều cao tính từ đáy bể đến mức bùn; h3=1m Tốc độ quay của hệ thống thanh gạt là 0,754h-1 Độ nghiêng ở đáy bể nén bùn tính từ thành bể đến hố thu bùn khi dùng thanh gạt: i=0,01 Bùn đã nén được xả định kì dưới áp lực thủy tĩnh 0,5 1m Bể nén bùn được thiết kế và đặt ở vị trí tương đối vao để cho nước sau khi tách bùn có thể dẫn tự chảy trở lại bể aeroten để tiếp tục xử lí một lần nữa. 2.10. Bể mêtan Bể mêtan được thiết kế để xử lý sinh học kỵ khí các loại cặn sau đây: Cặn tươi từ bể lắng đợt I Bùn hoạt tính dư sau khi đã nén Rác đã nghiền nhỏ Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I: Wc= = = 404,17 m3/ng.đ Trong đó: : hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng đợt I, Ctc= 444,17mg/l Q: lưu lượng tổng cộng lớn nhất ngày của hỗn hợp nước thải, Q=63632,4 m3/ng.đ E: hiệu suất lắng có làm thoáng sơ bộ, E=65% K: hệ số tính đến khả nẵng tăng lượng cặn do có cỡ hạt lơ lững lớn, K=1,1, chọn K=1,1 P: độ ẩm của cặn tươi, P=95% Lượng bùn hoạt tính dư: Lượng bùn hoạt tính dư(50% đến bể làm thoáng và 50% đến bể nén bùn) sau khi nén ở bể nén bùn được tính theo công thức: Wh= = = 205,687 m3/ng.đ. Trong đó: : hệ số tính đến khả năng tăng trưởng không điều hòa của bùn hoạt tính trong quá trình xửl í sinh học: , lấy =1,2 P: độ ẩm của bùn hoạt tính sau khi nén; P=97,3% Ctr: hàm lượng bùn hoạt tính trôi theo nước ra khỏi bể lắng đợt I, Ctr=12mg/l : hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng đợt I, Ctc= 444,17mg/l Lượng rác ở song chắn rác: Wr= W1 = 6,83. = 22,77 T/ng.đ 22,77 m3/ng.đ Trong đó: W1: lượng rác trong ngày đêm, W1= 6,83 T/ng.đ P1: độ ẩm ban đầu của rác, P1=80% P2: độ ẩm của rác sau khi nghiền nhỏ, P2= 9495% Lượng cặn tổng cộng dẫn đến bể mêtan là : W = Wc + Wh + Wr = 404,17 + 205,687 + 22,77 =632,627 m3/ng.đ Độ ẩm trung bình của hỗn hợp cặn : Phh=100. = 100. = 95,7% Trong đó: Ck: lượng chất khô trong cặn tươi với độ ẩm P=95% Ck= = = 20,2085 m3/ng.đ Bk: lượng chất khô trong bùn hoạt tính dư với độ ẩm P = 97,3% Bk = = = 5,553 m3/ng.đ Rk: lượng chất khô trong rác sau khi đã nghiền với độ ẩm 94% Rk= = = 1,3662 m3/ng.đ Khi độ ẩm của hỗn hợp cặn Phh>94% chọn chế độ lên men ấm với t=30 35oC. Chọn t=33oC Dung tích bể Mê tan: Wm= = = 6521,9 m3 6522 m3 Trong đó: d: liều lượng cặn ngày đêm dẫn vào bể mê tan(%), phụ thuộc vào chế độ lên men và độ ẩm của cặn, với Phh=95,7% và t=33oC, ta chọn d =9,7% ( bảng 3-14 TTDCCN Lâm Minh Triết) Chọn 3 bể Mêtan với dung tích mỗi bể W1= 6522/3 = 2174 m3 và một bể dự phòng. Kích thước của mỗi bể Mê tan: Đường kính D (m) 16,6 Dung tích bể (m3) 2174 h1 2,45 Chiều cao thiết kế (m) H 8,14 2,87 h2 2.11. Trạm khử trùng. a) Khử trùng nước thải bằng Clo - Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức : Ya = a.Q 1000 Ya : lượng clo hoạt tính Q : lưu lượng tính toán của nước thải Qmax,h = 3013,09 Qtb,h = 1793,75 Qmin,h = 810,22 a: liều lượng hoạt tính lấy theo điều 7.198–TCXDVN 51-2008, a =3g/m3 Ứng với từng lưu lượng tính toán, xác định lượng clo hoạt tính tương ứng cần thiết để khử trùng : a.Qmax,h Ymax = Ytb = Ymin = 1000 a.Qtb 1000 a.Qmin 1000 = = 3.3013,09 1000 3.1793,75 1000 = 3.810 ,22 1000 = 9,04 kg/h = 5,38 kg/h = 2,43 kg/h Để định lượng clo, xáo trộn Clo hơi với nước công tác, điều chế và vận chuyển đến nơi sử dụng ta dùng Cloratơ chân không. Theo bảng 3.18 “ Xử lý nước thải – Tính toán và thiết kế các công trình“ của Lâm Minh Triết, ta chọn một Cloratơ làm việc và một Cloratơ dự phòng có các đặc tính kỹ thuật như sau : - Công suất theo Clo hơi : 3,28 ÷ 20,5 kg/h - Loại lưu lượng kế : Pc-5 - Áp lực nước trước ejector : 3 ÷ 35 kg/cm3 - Trọng lượng : 37,5 kg - Lưu lượng nước : 7,2 m3/h Để phục vụ cho 2 Cloratơ chọn 3 balông trung gian bằng thép để tiếp nhận Clo hơi nước để chuyển thành Clo hơi và dẫn đến Cloratơ. Trong trạm khử trùng ta dùng các thùng chứa Clo có dung tích 312 lít và chứa 500 kg Clo - Đường kính thùng chứa là D = 0,64 m - Chiều dài thùng L =1,8 m - Lượng Clo lấy ra từ 1m2 bề mặt bên thùng chứa là 3 kg/h - Bề mặt bên thùng chứa Clo là 2,9 m2. Như vậy lượng Clo lấy ra từ một thùng chứa là : × qc = 2,9 3 = 8,7 kg/h - Số thùng chứa Clo cần thiết là : Ytb 5,38 = q0 8,7 N= =0,62 1 thùng. Chọn thêm môt thùng dự phòng. - Số thùng chứa Clo cần thiết dự trữ cho nhu cầu Clo trong 1 tháng sẽ là N= Ytb .24.30 5,38.24.30 = 500 500 =7,75 8 thùng - Lưu lượng nước Clo lớn nhất được tính theo công thức : q max = h a.Qmax .100 3013,09.3.100 = = 6,03 b.1000.1000 0,15.1000.1000 m3/h b : nồng độ Clo hoạt tính trong nước, lấy bằng độ hòa tan của Clo trong nước ejector, phụ thuộc vào nhiệt độ, b = 0,15%. - Lượng nước tổng cộng cần cho nhu cầu của trạm Clorator được tính theo công thức : Q= y max .(1000 p + q ) 1000 p : độ hòa tan Clo trong nước ( phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thải), với nhiệt độ nược thải t = 200C ta có p=0,66 l/g q : lưu lượng nước cần thiết để bốc hơi Clo, q=300 400 l/kg, chọn q =350 l/kg => Q = y max .(1000 p + q) 1000 = 9,04.(1000.0,66 + 350) 1000 = 9,13 ( m3/h ) Nước Clo được dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 6070mm với tốc độ 1,5 m/s. b) Tính toán máng trộn- máng trộn vách ngăn có lỗ : Để xáo trộn nước thải với Clo ta dùng máng trộn với thời gian xáo trộn được thực hiện trong vòng 1÷ 2 phút. - Sơ đồ máng trộn vách ngăn có lỗ Máng trộn vách ngăn có lỗ thường gồm 2 ÷ 3 vách ngăn với các lỗ có đường kính từ 20 ÷ 100 mm. Chọn máng trộn hai vách ngăn với đường kính lỗ là 80 mm. - Số lỗ trong một vách ngăn được tính : n= Trong đó: 4.0,836969 3,14.0,08 2.1 4.q max, x π .d .V 2 = = 166,6 167 ( lỗ ) qmax : lưu lượng nước thải lớn nhất qmax= 0,836969 m3/s d : đường kính lỗ d = 0,08 m V : tốc độ của nước chuyển động qua lỗ V = 1 m/s Chọn 12 hàng lỗ theo chiều đứng và 14 hàng lỗ theo chiều ngang. Khoảng cách các lỗ theo chiều đứng và chiều ngang lấy bằng 2d = 2 . 0,08 = 0,16 m. - Chiều ngang máng trộn sẽ là : B = 2d . nn = 0,16.14 = 2,24m - Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ nhất là : H1 = 2d .(nđ-1) + d = 0,16.(12-1) + 0,08 = 1,84m - Chiều cao lớp nước trước vách ngăn thứ hai là : H2 = H1 + h Trong đó: h : tổn thất áp lực qua lỗ ở vách ngăn thứ nhất V2 1 = 2 2 µ .2 g 0,62 .2.9,81 h= = 0,13 m. µ µ ( : hệ số lưu lượng = 0,62) => H2 = H1 + h = 1,84 + 0,13 = 1,97 m. - Khoảng cách giữa các tâm các lỗ theo chiều đứng của các vách ngăn thứ hai : a= H2 − b nđ − 1 = = 0,17m Trong đó: b: khoảng cách từ tâm lỗ của hàng ngang dưới cùng ở vách ngăn thứ nhất đến đáy máng trộn, chọn b = 1,75d = 1,75.0,08 = 0,14m - Khoảng cách giữa các vách ngăn được tính l = 1,5 x B = 1,5 . 2,24 = 3,36 m. - Chiều dài tổng cộng với vách trộn hai vách ngăn là : L=3.l+2 δ = 3 . 3,36 + 2 . 0,2 = 10,48 m. - Thời gian nước lưu lại trong bể t= H .B.L 1,84 .2,24.10,48 W = 1 = q max q max 0,836969 = 57 s c ) Tính toán bể tiếp xúc : - Thời gian tiếp xúc riêng trong bể tiếp xúc: t = 30 - = 30 - = 25 phút Trong đó:L: chiều dài mương dẫn từ bể tiếp xúc ra dến sông.( chọn L = 150m) v : tốc độ chuyển động của nước trong mương dẫn nước thải từ bể tiếp xúc ra bờ sông, chọn v = 0,5m/s - Thể tích hữu ích của bể tiếp xúc : W = Qmax.h.t = 3013,09 25 × 60 = 1255,45 (m3). Chọn 4 bể tiếp xúc, khi đó thể tích mỗi bể là W1 = W 4 = 1255,45 4 = 313,86 (m3). - Diện tích 1 bể tiếp xúc kiểu bể lắng ngang : F= W1 H = 313,86 4 = 78,465 (m2). Trong đó : H _ Chiều sâu công tác của bể tiếp xúc kiểu lắng ngang, H = 2,5– 5,5 m, chọn H =4m - Đường kính của bể tiếp xúc sẽ là: D = = = 10m Độ ẩm của cặn lắng ở bể tiếp xúc khoảng 96%. Cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo nước trong bùn. 2.12. Sânphơi bùn: Cặn sau khi lên men ở bể mêtan và cặn từ bể tiếp xúc được dẫn đến sân phơi bùn để làm ráo cặn. - Lưu lượng cặn từ bể tiếp xúc được tính: W0 = a × N ll 0,03 × 415500 = = 12,465 1000 1000 m3/ngđ Trong đó : a: lượng cặn lắng trong bể tiếp xúc, a = 0,03 (l/ng.ngđ). Nll: dân số tính toán theo chất lơ lửng, Nll = 415500 người - Khối lượng cặn khô trong bể mêtan : mC = W.(100 - Phh ) 632,627 .(100 − 96) = 100 100 = 25,3 m3/ngđ - Lượng chất khô sau khi qua bể mêtan: m’ = mC.50% = 25,3 × 50% = 12,65 m3/ngđ - Lưu lượng cặn từ bể mêtan đến sân phơi bùn: W’ = m’ 100 × 100 − P' = 12,65 100 × 100 − 96 = 316,3 m3/ngđ Trong đó P’ _ Độ ẩm cặn sau khi lên men, P’ = 96% - Lương cặn tổng cộng dẫn đến sân phơi bùn: Wch = W’ + W0 =316,3 + 12,465 = 328,78 m3/ngđ - Diện tích hữu ích của sân phơi bùn được tính : 328.78 × 365 2 × 3,3 Wch .365 q 0 .n F1 = = 18182,53 m2 = Trong đó : q0 _ Tải trọng cặn lên sân phơi bùn, lấy theo bảng 3 – 17 Sách XLNT ĐT & CN – Lâm Minh Triết q0 = 2 m3/m2.năm n _ Hệ số phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, n = 3,3 Chọn kích thước một ô phơi bùn là : 40 x 50 = 2000 m2 Số ô phơi bùn là : n = 18182 ,53 2000 =9ô - Kích thước phụ của sân phơi bùn × F2 = k.F1 = 0,3 18182,53 = 5454,759 m2 Trong đó : k _ Hệ số tính đến diện tích phụ, k = 0,2 – 0,4, lấy k=0,3 - Diện tích tổng cộng của sân phơi : F = F1 + F2 = 23637,289 m2 Lượng bùn phơi từ độ ẩm 96% đến độ ẩm 75% trong một năm là : × Wp = Wch 365 (100 − p1 ) (100 − p 2 ) × = 328,78 365 (100 − 96) × (100 − 75) = 19200,752 m3 2.13. Các công trình phụ Bao gồm: nhà điều hành ( 20×10 )m, đường bao quanh và đường nội bộ (rộng 6m), trạm biến thế ( 15×10 )m, trạm, trạm khí nén, nhà thu và xử lý gas, phòng thí nghiệm ( 20×10 ), kho dụng cụ ( 20×10 ), nhà để xe, trạm clo, nhà bảo vệ ( 6×4 )m. × - Nhà điều hành 20 10 m. × - Trạm biến thế 10 10 m × - Phòng thí nghiệm 10 10 m × - Nhà Clo 5 10 m × - Trạm khí nén 5 10 m × - Nhà bảo vệ 5 5 m × - Xưởng sửa chữa 10 10 m [...]... chất cần thiết để đảm bảo pH của nước thải nằm trong khoảng pH 6 ÷ 9, tạo điều kiện thuận lợi cho công trình xử lý sinh học ở phía sau Nước thải được tiếp tục đưa sang bể lắng ngang đợt I để loại bỏ bớt các chất lơ lửng có trong nước Nước thải sau khi đưa qua bể lắng đợt I được dẫn vào bể trộn chất dinh dưỡng để bổ sung thêm thành phần nitơ, phốt pho trong nước thải, tạo môi trường sống thích hợp cho vi... 2.7 Bể aeroten a) Giới thiệu: nước thải sau xử lý ở bể lắng đợt I được dẫn đến công trình xử lý sinh học: Aeroten - Quá trình bùn hoạt tính vi sinh vật lơ lửng b) Xác định lưu lượng không khí cung cấp cho aeroten: Lưu lượng không khí đi qua 1m3 nước thải cần xử lí: D= 2 La = K H = 4,78 m3/m3 nước thải Trong đó : La: Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải của mạng lưới thoát nước La = K: hệ số sử dụng không...2.5.1 Đánh giá lựa chọn dây chuyền công nghệ Với các yêu cầu xử lý nước thải thì đây là dây chuyền hợp lý Tuy nhiên để có một dây chuyền công nghệ công nghệ hoàn chỉnh đạt hiệu suất xử lý cao nhất, công nghệ đơn giản, quản lý vận hành thuận tiện và kinh tế nhất thì còn phải có sự đánh giá lựa chọn Bể Aeroten - Sử dụng phương pháp xử lý bằng VSV - Quản lý đơn giản -Dễ khống chế chế... Chiều cao thiết kế (m) H 8,14 2,87 h2 2.11 Trạm khử trùng a) Khử trùng nước thải bằng Clo - Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức : Ya = a.Q 1000 Ya : lượng clo hoạt tính Q : lưu lượng tính toán của nước thải Qmax,h = 3013,09 Qtb,h = 1793,75 Qmin,h = 810,22 a: liều lượng hoạt tính lấy theo điều 7.198–TCXDVN 51-2008, a =3g/m3 Ứng với từng lưu lượng tính toán, xác... m3/h ) Nước Clo được dẫn ra máng trộn bằng ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 6070mm với tốc độ 1,5 m/s b) Tính toán máng trộn- máng trộn vách ngăn có lỗ : Để xáo trộn nước thải với Clo ta dùng máng trộn với thời gian xáo trộn được thực hiện trong vòng 1÷ 2 phút - Sơ đồ máng trộn vách ngăn có lỗ Máng trộn vách ngăn có lỗ thường gồm 2 ÷ 3 vách ngăn với các lỗ có đường kính từ 20 ÷ 100 mm Chọn máng... khác Nước tách ra khỏi quá trình nén bùn, ổn định bùn, từ quá trình làm khô bùn sẽ được dẫn vào bể lắng đợt I Chương 2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Ngăn tiếp nhận nước thải Hỗn hợp nước thải được dẫn tới trạm bơm I và được trạm bơm này chuyển tới ngăn tiếp nhận Ngăn tiếp nhận đặt ở trên cao để đủ áp lực đưa nước tự chảy qua các công trình phía sau Dựa vào lưu lượng tính toán... tính trong nước, lấy bằng độ hòa tan của Clo trong nước ejector, phụ thuộc vào nhiệt độ, b = 0,15% - Lượng nước tổng cộng cần cho nhu cầu của trạm Clorator được tính theo công thức : Q= y max (1000 p + q ) 1000 p : độ hòa tan Clo trong nước ( phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thải) , với nhiệt độ nược thải t = 200C ta có p=0,66 l/g q : lưu lượng nước cần thiết để bốc hơi Clo, q=300 400 l/kg, chọn q =350... hưởng đến môi trường - Hiệu quả xử lý BOD, COD, SS khi ra khỏi bể Aeroten cao hơn bể lọc sinh học 2.5.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ theo Phương án Nước thải được bơm từ ngăn tiếp nhận, theo mương dẫn tự chảy qua các công trình tiếp theo: song chắn rác, bể lắng cát Tại đây rác và cát được loại bỏ Từ bể lắng cát, nước thải được đưa sang bể trung hoà để trung hoà độ pH của nước thải bằng dung dịch xít H 2SO4... vị trí tương đối vao để cho nước sau khi tách bùn có thể dẫn tự chảy trở lại bể aeroten để tiếp tục xử lí một lần nữa 2.10 Bể mêtan Bể mêtan được thiết kế để xử lý sinh học kỵ khí các loại cặn sau đây: Cặn tươi từ bể lắng đợt I Bùn hoạt tính dư sau khi đã nén Rác đã nghiền nhỏ Lượng cặn tươi từ bể lắng đợt I: Wc= = = 404,17 m3/ng.đ Trong đó: : hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải dẫn đến bể lắng đợt... A.B.H = 2,8 x 2,5 x 2 = 14 m3 * Mương dẫn nước sau ngăn tiếp nhận: Mương dẫn có dạng hình chữ nhật có nhiệm vụ dẫn nước thải từ ngăn tiếp nhận tới các công trình phía sau Dựa vào bảng tính toán thủy lực, độ dốc i > 0,001, ta thiết kế một mương dẫn với kích thước và các thông số kỹ thuật sau: Bảng2.1 : CÁC THÔNG SỐ THỦY LỰC CỦA MƯƠNG DẪN NƯỚC THẢI Lưu lượng tính toán Thông số thủy lực Chiều ngang B ( m ... Nước Clo dẫn máng trộn ống cao su mềm nhiều lớp, đường kính ống 6070mm với tốc độ 1,5 m/s b) Tính toán máng trộn- máng trộn vách ngăn có lỗ : Để xáo trộn nước thải với Clo ta dùng máng trộn với... N: số đơn nguyên, N=4 d) Tính toán thiết bị khuếch tán không khí: Chọn loại thiết bị khuếch tán khí với xốp có kích thước 300x300mm Như vậy, số lượng xốp khuếch tán không khí : Nx= = = 1655 Trong... gian xáo trộn thực vòng 1÷ phút - Sơ đồ máng trộn vách ngăn có lỗ Máng trộn vách ngăn có lỗ thường gồm ÷ vách ngăn với lỗ có đường kính từ 20 ÷ 100 mm Chọn máng trộn hai vách ngăn với đường kính